CN109273144A - 黑着层及具有该黑着层的透明导电结构 - Google Patents
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Abstract
现有技术中金属微线透明导电基板因为极易产生金属光泽反光现象而具有线可视与光刻制程良率低等重大缺陷。本发明主要提供一种黑着层，置于透明基板与金属电极层之间，使具有所述黑着层的透明导电结构具有线不可视与光刻制程良率高等优点。另一方面，所述黑着层也可以直接覆于所述金属电极层之上。值得说明的是，验证实验的数据证实所述黑着层的材料色彩坐标均趋近黑色。并且，实验数据亦同时证实，具有所述黑着层的透明导电基板显示出高平均吸光率、低平均透光率(～0％)与低平均反射率的优秀特性。
Description
技术领域
本发明涉及透明导电膜层领域，尤其是一种黑着层及其具有黑着层的透明导电结构。
背景技术
目前，透明导电基板搭配感测/控制电路所制成的触控面板，被广泛地应用于智慧型手机、平板电脑等屏幕较小的电子装置上，另一方面，透明导电基板也被应用在有机发光二极体、太阳能电池等电子元件领域。值得注意的是，随着一体电脑、大尺寸笔记电脑和大型触控屏幕的市场需求量日益增多，大尺寸透明导电基板的制造价格以及氧化铟锡电极层的电阻值便逐渐成为大尺寸触控面板的主要问题。长期制造透明导电基板的工程师都知道，氧化铟锡电极层的制造成本约占整个透明导电基板的40％。另一方面，氧化铟锡电极层的电阻值至少为20ohm/sq。可想而知，氧化铟锡电极层的电阻值过高的话容易影响感测/控制电路的验算速度。因此，一旦将氧化铟锡透明导电基板应用于大尺寸触控面板时，氧化铟锡电极层电阻值过高的缺点就会显示出来。
除了电阻值这个主要问题，铟资源的逐年减少所导致的铟材料成本提高也成为了目前值得重视的问题。为了减低原料成本，透明导电基板的制造商积极地寻找新材料，希望能取代铟锡氧化物。银导电性好(～6.3×105S/cm)，因此由奈米银线制造的金属电极网格逐渐取代了透明导电基板中的氧化铟锡电极层。然而奈米银线也存在许多缺点，不仅成本昂贵，而且容易产生氧化反应或者硫化反应，造成金属电极网络的电阻值增大，更重要的缺点是，长期使用后，金属电极网络内的部分奈米银线可能因为银迁移现象而造成短路，导致金属电极网络部分或者全部区域失去电性。
近年来，各种具有非银金属电极层的透明导电基板被广泛提出，例如：石墨烯透明导电基板、导电高分子透明导电基板、奈米碳管透明导电基板、铜金属微线透明导电基板等。对开发和制造铜金属微线透明导电基板熟悉的材料工程师都知道，进行铜金属微线的光刻制程的时候非常容易发生金属光泽反光现象，引起曝光的晕光因而导致制程良率不佳。另一方面，由于铜金属微线的光泽反光现象，人们在使用包含铜金属微线透明导电基板的电子产品时有可能发现铜金属微线电极的存在。
基于上述理由，生产铜金属微线透明导电基板的制造商特别在铜金属微线电极的顶部和/或底部增设一层黑化层(黑着层)，借此消除铜金属微线电极产生的金属反光。现有的黑化层材料通常为硫化铜化合物，例如Cu2S、CuS和CuS2。然而，除了不易与铜金属微线或透光基板粘合外，硫化铜化合物引起伽凡尼腐蚀，增强铜金属微线的抗腐蚀特性，导致湿蚀效果不明显。
此外，具硫化铜黑化层的铜金属微线制造并非不可能，主要归因于铜金属微线的反射率依旧无法达到类似偏光膜反射率程度(反射率小于8％)。另一方面，由于材质的特性差异，前述的铜金属微线应用于可挠式透明导电基板的制作时，可挠式透明导电基板的高频弯曲会导致金属微线脱落。可想而知，铜金属微线与透明基板之间的粘着力也非常重要。
由上述说明可知，有必要发展新式的具有黑着层的金属电极，将其应用于透明导电基板中，以解决现有技术中铜金属微线电极的缺点。有鉴于此，本案的发明人极力加以研究发明，终于研发完成本发明：一种黑着层与具有该黑着层的透明导电结构。
说明内容
针对以上现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种黑着层，置于透明基板和金属电极层之间，或者，也可以直接覆于该金属电极层之上，具有黑着层的透明导电结构拥有线不可视和光刻制程良率高等优点。值得说明的是，验证实验的数据证实黑着层材料的色彩坐标均趋近黑色。并且，实验数据亦同时证实，具有此黑着层的透明导电基板显示出高平均吸光率、低平均透光率(～0％)与低平均反射率的优秀特性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种黑着层，与金属电极层相结合，其特征在于，包括：制造材料选自于CuaNibOyNx和CuaNibMcOyNx两者群组中的其中一种；其中，M可为：铁(Fe)、铬(Cr)、锰(Mn)、钨(W)、钼(Mo)、锌(Zn)、钛(Ti)、铝(AI)、铟(In)、锡(Sn)、上述两种金属组成的合金、上述两种以上金属组成的合金；另外，a、b、c、x与y符合以下的关系式：10at.％≤a≤90at.％；10at.％≤b≤90at.％；1at.％≤c≤30at.％；1at.％≤x≤50at.％以及0.1at.％≤y≤99at.％。
作为一种具体的实施例，所述黑着层具有介于1与3之间的折射率和不大于2的消光系数。
为了达到本发明的目的，本发明提供具有所述黑着层的透明导电结构，其特征在于，包括：透明基板；金属电极层，其设置在所述透明基板的一外表面上；第一黑着层，其设置在所述金属电极层与所述透明基板之间，制造材料选自于CuaNibOyNx和CuaNibMcOyNx所组成的群组中的其中一种；其中，M可为：铁(Fe)、铬(Cr)、锰(Mn)、钨(W)、钼(Mo)、锌(Zn)、钛(Ti)、铝(Al)、铟(In)、锡(Sn)、上述两种金属组成的合金或上述两种以上金属组成的合金；另外，a、b、c、x与y符合以下的关系式：10at.％≤a≤90at.％；10at.％≤b≤90at.％；1at.％≤c≤30at.％；1at.％≤x≤50at.％以及0.1at.％≤y≤99at.％。
在本发明的透明导电结构的实施例中，其中，第一黑着层具有范围介于1至3之间的折射率以及不大于2的消光系数；并且，该金属电极层的制造材料可为下列任一者：铜、银、金、铝、钼、镍、铬、钛、锡、锌、铁、钨、不锈钢、上述任两者的合金或上述任两者以上的合金。
在本发明的透明导电结构的实施例中，更包括：附着层，形成于所述第一黑着层与所述透明基板之间，且所述附着层的制造材料可为下列任一者：镍(Ni)、铬(Cr)、钴(Co)、上述任两者的组合或上述任两者以上的组合。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是本发明一种透明导电结构的第一实施例的侧剖视图；
图2是本发明一种透明导电结构的第二实施例的侧剖视图；
图3是本发明一种透明导电结构的第三实施例的侧剖视图；
图4是本发明一种透明导电结构的第四实施例的侧剖视图；
图5是本发明一种透明导电结构的第五实施例的侧剖视图；
图6是本发明一种透明导电结构的第六实施例的侧剖视图；
图7A是波长相对于光吸收率的资料曲线图；
图7B是波长相对于光穿透率的资料曲线图；
图7C是波长相对于光反射率的资料曲线图；
附图标记
1——透明导电结构；10——透明基板；BL1——第一黑着层；12——金属电极层；BL2——第二黑着层；14——附着层。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明所提出的一种黑着层与具有该黑着层的透明导电结构，以下将配合图式，详尽说明本发明较佳实施例。
第一实施例
请参阅图1，是显示本发明中一种透明导电结构的第一实施例的侧剖视图。如图1所示，本发明的透明导电结构1包括：透明基板10、第一黑着层BL1、金属电极层12；其中，金属电极层12设置在透明基板的一外表面上，第一黑着层BL1设置在金属电极层与透明基板间，对开发和制造透明导电基板熟悉的材料工程师皆熟知，透明基板10的制造材料可以为：三醋酸纤维、聚乙烯对笨二甲酸酯、聚乙烯亚胺、聚亚笨基砜、聚笨二甲酸乙二酯、聚亚醯胺、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、环烯烃类共聚物、环状烯烃共聚高分子、聚偏二氟乙烯、聚笨乙烯、聚丙烯、聚醚醚酮、聚二氯亚乙烯、聚氯乙烯、聚砜或聚酯。
另一方面，金属电极层12的制造材料可以为：铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、铝(AI)、钼(Mo)、镍(Ni)、铬(Cr)、钛(Ti)、锡(Sn)、锌(Zn)、铁(Fe)、钨(W)、不锈钢、上述两种金属组成的合金、上述两种以上金属组成的合金。必须加以强调的是，本发明主要目的在于将特别开发的第一黑着层BL1形成于金属电极层12与透明基板10之间，且第一黑着层BL1的制造材料选自于CuaNibOyNx和CuaNibMcOyNx所组成的群组中的其中一种；其中，M可为：铁(Fe)、铬(Cr)、锰(Mn)、钨(W)、钼(Mo)、锌(Zn)、钛(Ti)、铝(Al)、铟(In)、锡(Sn)、上述两种金属组成的合金、上述两种以上金属组成的合金。并且，a、b、c、x、与y的有关信息系整理于下表(1)之中。
表(1)
如图1所示，在本发明中，透明基板10的制造材料为聚对苯二甲酸，金属电极层12的制造材料为铜，第一黑着层BL1的制造材料Cu22Ni16O59N3、Ni36Cu24O36N4、Cu17Ni59Cr3O19N2、Ni23Cu35Fe10O25N7和Ni23Cu35Cr10O25N7。值得注意的是，第一黑着层BL1可以提供铜制金属电极层12和聚对苯二甲酸制造的透明基板10之间的连结紧密性；此外，由于第一黑着层BL1具有范围介于1与3之间的折射率以及不大于2的的消光系数，如此低反射率的第一黑着层BL1更能同时遮蔽由铜制造的金属电极层12产生的反射光，进而有效地降低本发明中导电结构1的平均反射率。
下文简述本发明的透明导电结构1的第一实施例的制造流程，首先，在透明基板10上形成第一黑着层BL1。第一黑着层BL1可以利用溅镀制造形成在透明基板10上。溅镀制造过程中，以铜镍合金为原材料并设定溅镀功率为200W；如此，在通过22SCCM的氩气、8SCCM的氧气以及8SCCM的氮气的前提下，即可透明基板10的表面上完成氮氧化铜镍(Ni36Cu24O36N4、Cu22Ni16O59N3)的第一黑着层BL1的制造。继续地，透过金属溅镀法、金属蒸镀法、电镀或无电镀法可接着于第一黑着层BL1形成金属电极层12。例如，金属电极层12可以利用溅镀制造在第一黑着层BL1上。在溅镀过程中，以铜块为原材料并且设定溅镀功率为200W。
在通入30SCCM的氩气的条件下，即可在第一黑着层BL1上完成具有一定厚度的铜金属层的制作。接着，可再利用电镀法增厚铜金属层，最后再透过蚀刻制程在第一黑着层BL1之上完成具有所需厚度的金属电极层12的制作。金属电极层12的所需厚度的范围可介于0.001μm至5μm之间，且较佳的所需厚度范围系介于0.1μm至0.5μm之间。再者，为了令铜金属微线能够有效防止干涉条纹等光学现象，例如：莫瑞效应。在本发明中，金属电极层12的线宽范围为1μm至10μm。需要强调的是，第一黑着层BL1提供铜制金属电极层12与透光基板10之间连结且第一黑着层BL1具有较低反射率及消光系数而可遮蔽金属电极层12产生的反射光，能够显着改善铜金属微线的光刻制程时极易产生金属光泽反光现象。
补充说明的是，透过椭圆偏振技术可决定第一黑着层BL1的抗反射的作用效果。椭圆偏振技术是一种多功能和强大的光学检测技术，用于计算与决定薄膜的光学性质(复数折射率n或消光系数k)。一但取得薄膜的折射率n及消光系数k后，即可利用下列式(1)取得反射率R。
第二实施例
请参阅图2，是显示本发明的透明导电结构的第二实施例的侧剖视图。比较图2与图1可以得知，在第二实施例中，第一黑着层BL1与金属电极层12的堆栈结构同时形成在透明基板10的两个表面上。
第三实施例
请参阅图3，是显示本发明的透明导电结构的第三实施例的侧剖视图。比较图3与图1可以得知，在第三实施例中，金属电极层12之上更进一步形成有第二黑着层BL2。第二黑着层BL2的制造材料同样选自于由CuaNibOyNx与CuaNibMcOyNx所组成的群组之中的任一者。并且，第二黑着层BL2的制造材料可相同于第一黑着层BL1，也可以不同。
第四实施例
请参阅图4，是显示本发明的透明导电结构的第四实施例的侧剖视图。比较图4与图3可以得知，在第四实施例中，第二黑着层BL2、第一黑着层BL1与金属电极层12的堆栈结构同时形成在透明基板10的两个表面上。
第五实施例
请参阅图5，是显示本发明的透明导电结构的第五实施例的侧剖视图。比较图5与图3可以得知，在第五实施例中，第一黑着层BL1与透明基板10之间更形成有附着层14，用以加强第一黑着层BL1与透明基板10之间的结合力；并且，该附着层14的制造材料可为下列任一者：镍(Ni)、铬(Cr)、钴(Co)、上述任两者的组合或上述任两者以上的组合。
第六实施例
请参阅图6，是显示本发明的透明导电结构的第六实施例的侧剖视图。比较图6与图5可以得知，在第六实施例中，第二黑着层BL2、第一黑着层BL1、附着层14、与金属电极层12的堆栈结构同时形成在透明基板10的两个表面之上。
验证实验
为了验证本发明的黑着层材料具备优秀的抗反光特性，完成验证实验用的样品A与样品B；其中，两个样品的基本信息系整理于下表(2)之中。
表(2)
样品A的结构与图1的第一实施例相同，包括透明基板10、第一黑着层BL1和金属电极层12，其中，三者的制造材料分别为聚对苯二甲酸、CuNiO6N10、与铜。请参阅图7A、图7B与图7C。其中，图7A显示出波长相对于光吸收率的数据曲线图、图7B显示出波长相对于光穿透率的数据曲线图、且图7C显示出波长相对于光反射率的数据曲线图。由图7A、图7B与图7C可以得知，样品A的黑着层在400nm至700nm光波段的平均吸光率大于90％、平均透光率接近于0％、且平均反射率小于10％。进一步地，可量测样品A与样品B的黑着层的色彩坐标(L＊，a＊，b＊)、平均反射率与附着力(黏着力)，并将量测结果整理于下列表(3)之中。由表(3)，可确认样品A与样品B的黑着层材料的色彩坐标均趋近黑色，确定可以用于吸收反射光或散射光。
表(3)
如此，上述完整且清楚地说明本发明的功能性涂料及具有该功能性涂料的镜板；并且，经由上述可知本发明系具有下列的优点：
熟知的金属微线透明导电基板因为极易产生金属光泽的反光现象而具有线可视与光刻制程良率低等重大缺陷。本发明主要提供一种黑着层，其可置于透明基板与金属电极层之间；或者，该黑着层也可以直接覆于该金属电极层之上。如此设置，则所获得的金属微线透明导电基板具有线不可视与光刻制程良率高等优点。值得说明的是，验证实验的数据证实，在透明基板与金属电极层之上的黑着层显示出高平均吸光率、低平均透光率(～0％)与低平均反射率的特性。另一方面，此黑着层的色彩坐标均趋近黑色，确定可以用于吸收反射光或散射光。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (13)
1.一种黑着层，与金属电极层相结合，其特征在于，包括：
制造材料选自于CuaNibOyNx和CuaNibMcOyNx所组成的群组中的其中一种；其中，M可为：铁(Fe)、铬(Cr)、锰(Mn)、钨(W)、钼(Mo)、锌(Zn)、钛(Ti)、铝(Al)、铟(In)、锡(Sn)、上述两种金属组成的合金或上述两种以上金属组成的合金；另外，a、b、c、x与y符合以下的关系式：10at.％≤a≤90at.％；10at.％≤b≤90at.％；1at.％≤c≤30at.％；1at.％≤x≤50at.％以及0.1at.％≤y≤99at.％。
2.根据权利要求1所述的黑着层，其特征在于：
所述金属电极层的制造材料可为：铜、银、金、铝、钼、镍、铬、钛、锡、锌、铁、钨、不锈钢、上述任两者的组合或上述任两者以上的组合。
3.根据权利要求1所述的黑着层，其特征在于：
所述黑着层具有介于1与3之间的折射率和不大于2的消光系数。
4.根据权利要求1所述的黑着层，其特征在于：
所述黑着层与所述金属电极层的顶部表面相结合。
5.根据权利要求1所述的黑着层，其特征在于：
所述黑着层与所述金属电极层的底部表面相结合。
6.根据权利要求1所述的黑着层，其特征在于：
所述黑着层与所述金属电极层的顶部表面和底部表面皆结合。
7.一种透明导电结构，其特征在于，包括：
透明基板；
金属电极层，其设置在所述透明基板的一外表面上；
第一黑着层，其设置在所述金属电极层与所述透明基板间，制造材料选自于CuaNibOyNx和CuaNibMcOyNx所组成的群组中的其中一种；其中，M可为：铁(Fe)、铬(Cr)、锰(Mn)、钨(W)、钼(Mo)、锌(Zn)、钛(Ti)、铝(Al)、铟(In)、锡(Sn)、上述两种金属组成的合金或上述两种以上金属组成的合金；另外，a、b、c、x与y符合以下的关系式：10at.％≤a≤90at.％；10at.％≤b≤90at.％；1at.％≤c≤30at.％；1at.％≤x≤50at.％以及0.1at.％≤y≤99at.％。
8.根据权利要求7所述的透明导电结构，其特征在于：
所述透明基板的制造材料可为：三醋酸纤维、聚乙烯对苯二甲酸、聚乙烯亚胺、聚亚苯基砜、聚苯二甲酸乙二酯、聚亚酰胺、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、环烯烃类共聚物、环状烯烃共聚高分子、聚偏二氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚醚醚酮、聚二氯亚乙烯、聚氯乙烯、聚砜或聚酯。
9.根据权利要求7所述的透明导电结构，其特征在于：
所述金属电极层的制造材料可为：铜、银、金、铝、钼、镍、铬、钛、锡、锌、铁、钨、不锈钢、上述两种金属组成的合金或上述两种以上金属组成的合金。
10.根据权利要求7所述的透明导电结构，其特征在于：
所述金属电极层的厚度范围介于0.001μm至5μm之间，且所述金属电极层的线宽范围介于1μm至10μm之间。
11.根据权利要求7所述的透明导电结构，其特征在于：
所述第一黑着层和金属电极层同时形成在所述透明基板的另一表面之上。
12.根据权利要求7所述的透明导电结构，其特征在于：
附着层，设置在所述第一黑着层和透明基板之间，所述附着层的制造材料为：镍(Ni)、铬(Cr)、钴(Co)、上述任两者的组合或上述任两者以上的组合。
13.根据权利要求11所述的透明导电结构，其特征在于：
第二黑着层，设置在所述金属电极层之上，制造材料选自于CuaNibOyNx和CuaNibMcOyNx所组成的群组中的其中一种；其中，M可为：铁(Fe)、铬(Cr)、锰(Mn)、钨(W)、钼(Mo)、锌(Zn)、钛(Ti)、铝(AI)、铟(In)、锡(Sn)、上述任两者的组合或上述任两者以上的组合；另外，a、b、c、x与y符合以下的关系式：10at.％≤a≤90at.％；10at.％≤b≤90at.％；1at.％≤c≤30at.％；1at.％≤x≤50at.％以及0.1at.％≤y≤99at.％。
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